北京市經濟增長與環境污染關系的實證研究

李琪 喬統帥

[摘 要]文章將環境庫茲涅茨曲線與脫鉤理論相結合，采集了北京市1985—2015年人均GDP數據和以工業“三廢”年排放量為代表的環境污染數據，建立聯立方程組模型，采用三階段最小二乘法進行參數估計，系統分析北京市經濟增長與環境污染之間的雙向制約關系。發現在樣本期間內，工業廢氣以及工業固體廢棄物的排放量與人均GDP之間呈“倒U型”關系，而工業廢水排放量的情況剛好相反。此外，文章進一步分析北京市經濟增長與工業“三廢”之間脫鉤狀態的演變過程，并著重以工業廢氣為例進行脫鉤分解，從總脫鉤系數中析出影響經濟增長與環境污染依存關系的四種效應，即產業結構效應、技術進步效應、能源利用效率和人口集聚效應。基于研究結果，文章提出了可行的防污降污建議。

[關鍵詞] 經濟增長；環境污染；環境庫茲涅茨曲線（EKC）；脫鉤理論

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2018.33.009

1 引 言

在北京市經濟快速發展的同時，環境問題也日益凸顯。改善首都的環境質量，尤其是對工業“三廢”的治理，一直以來都是政府部門的工作重點。為治理工業廢物排放，北京市政府采取了一系列措施，（如燃煤鍋爐改造、整治違規排污企業、聯合天津、廊坊、保定市三市建設“禁煤區”、黃色預警企業“停工令”等），并頒布了多項文件，（如《北京市大氣污染防治條例》《北京市水污染防治條例》等），取得了一定成效。以人們普遍關注的空氣污染為例，北京市環保局發布的2017年北京市環境報告指出，PM2.5年度濃度為58微克/立方米，雖然同比下降20.5%。但是由于污染排放總量大、排放區域集中，加之整體區域環境容量有限，首都環境質量與國家標準要求及民眾對美好生活的期望相比，仍有較大差距。

基于此，本文首先以環境庫茲涅茨曲線理論為基礎建立聯立方程組模型分別對北京市工業廢水、廢氣和固體廢棄物排放量隨經濟增長的變化情況進行分析；其次借鑒脫鉤理論，計算經濟增長與工業“三廢”之間的Tapio脫鉤彈性系數，并進行“因果鏈”分解，從而析出影響經濟增長與環境污染之間相互制約關系的主要因素；最后，基于實證研究結果對政府實施的環境保護政策提出合理建議。

2 北京市經濟增長與工業“三廢”排放的演變關系分析

2.1 環境庫茲涅茨曲線理論

自20世紀90年代初美國經濟學家（Grossman and Krueger，1992；Shafik and Bandyopadhyay，1992）提出“環境庫茲涅茨曲線（EKC）”概念以來，對于該理論的研究便在全球范圍內展開，成為20世紀90年代以來關于環境和經濟發展辯論中討論最熱烈的論題之一。EKC用來描述環境污染程度隨著經濟發展水平的提高而呈現出的“倒U型”曲線關系，即假定在沒有政策干預的情況下，一個國家或地區的環境污染水平在經濟發展初期隨著國民經濟收入的增加而惡化；當該國經濟發展到較高水平（以國民的經濟收入超過一個或一段值為標志）時，環境質量的惡化水平開始趨于平穩，此后便隨著國民經濟收入的繼續增加而逐漸好轉。[1]眾多學者對該理論進行了驗證，結果發現對于不同的研究區域和不同的變量指標，得出的結論也不盡相同，出現過“倒U型”“正U型”“倒N型”“正N型”等情況。

2.2 變量選取及模型建立

環境污染狀況是一個抽象的概念，需要對其進行量化，根據前人的研究文獻可以看出，將污染物排放量作為衡量環境污染程度的指標是較合適的。因而本文采用具有代表性的工業“三廢”排放量，即工業廢水排放量（Water，單位：萬噸）、工業廢氣排放量（Gas，單位：億標立方米）、工業固體廢棄物排放量（Solid，單位：萬噸）作為環境污染變量，并用人均 GDP （單位：元）來度量經濟發展水平，因為人均 GDP 更適合用于體現實際收入水平變動對生態環境的影響。[2]本文中數據來源于1985—2015年《北京市統計年鑒》，并將人均GDP以1984年為基年進行了價格指數調整，以消除價格波動所帶來的影響。根據庫茲涅茨曲線的二次形式方程及柯布—道格拉斯生產函數，分別建立污染方程（1）及產出方程（2）如下。將其聯立成方程組，以考察經濟增長與環境污染的雙向影響關系。

各方程中的系數均在5%的水平下顯著，且調整后的R2值均大于0.8，說明建立的模型效果較好。對于工業“三廢”排放量和人均GDP的曲線擬合情況和轉折點的具體分析如下。

2.3.1 工業廢氣排放量與人均GDP 的EKC 檢驗

回歸結果表明，工業廢氣排放量和人均 GDP 之間符合“倒U型”曲線關系（如圖1所示）。計算出工業廢氣排放量在人均GDP為10878.7元時達到最大值，即在2008—2009年出現了轉折點。這表明，當人均GDP低于10878.7元時，工業廢氣排放量隨著人均GDP的增加而上升，在人均GDP超過10878.7元后，人均GDP持續增加的同時工業廢氣排放量開始逐漸減少。

可見，北京市工業廢氣的排放量在2009年之后開始有所好轉，其主要原因可以認為是在2008年北京奧運會時，為保障北京市的空氣質量，國務院、北京市政府及周邊城市攜手努力，不遺余力地為遵守北京2008“綠色奧運”的承諾，進行了最大力度的區域大氣環境聯合整治，成功地實現了京津冀城市群大氣污染的整體控制。在此期間，京津冀區域大氣污染物濃度均顯著下降，沒有出現污染物超出國家標準的現象。[3]在奧運會之后，政府對空氣污染的治理進一步加強，制定并頒布了《北京市2012—2020年大氣污染治理措施》，以控制細顆粒物（PM2.5）污染為重點。到2015年，空氣中細顆粒物（PM2.5）、可吸入顆粒物（PM10）、總懸浮顆粒物、二氧化硫、二氧化氮等主要污染物的年均濃度均比2010年下降15%。但是結合近兩年的實際情況來看在降低大氣污染物排放量方面仍然有很大的提升空間。

2.3.2 工業廢水排放量與人均GDP 的EKC 檢驗

回歸結果表明，工業廢水排放量與人均GDP之間呈現“正U型”的二次曲線關系（如圖2所示），且基本處于“正U型”曲線的左側，即可以認為二者之間是近似于非線性的單調下降的關系。計算出其拐點為11338.4（元/人），拐點出現的時間在2009—2010年。其現實經濟意義表現為：1985—2015年，隨著北京市經濟發展水平的提高，總體來看工業廢水排放量在持續減少。

通過北京市政府在1985年10月發布的《北京市水污染物排放標準（實行）》文件中可以看出，政府在早期開始就對于首都水污染的治理提出了較高的標準，因而可以在過去的20年里取得相對可觀的成效。并且在2010年11月頒布并實施的《北京市水污染防治條例》也對工業水污染的防治與監督管理提出了具體措施和要求，在生態環境用水保障與污水再生利用方面明確了相關部門的具體責任，這一系列做法對降低工業廢水排放量起到了有效的作用。

2.3.3 工業固體廢棄物排放量與人均GDP 的EKC 檢驗

回歸結果顯示，工業固體廢棄物排放量與人均GDP之間同樣呈現“倒U型”二次曲線關系（如圖2、圖3所示）。其轉折點出現在2005—2006年，即人均GDP到達8580.4（元/人）時，早于工業廢氣排放的轉折點。這一結果的現實經濟意義是：北京市工業固體廢棄物排放的治理措施及相關政策在人均GDP低于臨界值8580.4（元/人）的前期成果并不明顯，即隨著經濟的增長，工業固體廢棄物排放量依然增加，造成環境的惡化；而在2006年以后，當人均GDP水平超過臨界值8580.4（元/人）時，工業固體廢棄物排放量將隨著北京市經濟發展水平的提高而降低，即處于“倒U型”曲線的右側，即所謂的實現經濟發展水平與環境質量的同步提高。

3.3 實證分析

首先，通過描述性統計對北京市2001—2015年工業“三廢”排放量與經濟增長的脫鉤彈性系數進行分析（如圖5所示）。結合工業“三廢”排放增長率與人均GDP增長率（見表3）發現，對于工業廢水來說，在2006—2008年、2010年和2014年的脫鉤彈性系數均出現顯著小于0的現象，且當時北京市的人均GDP增長率為正而工業廢水排放增長率為負，可判定工業廢水排放量與經濟增長二者之間處于強脫鉤狀態。這說明在此期間，經濟的增長對于降低工業廢水排放量起到了積極的影響，即經濟水平提高能夠使廢水排放量大量降低，使環境污染狀況得到改善。同樣的情況也出現在2001—2002年、2008年、2012年和2014年的工業廢氣排放量與經濟增長的脫鉤彈性系數中，以及2001—2002年、2005年、2007—2008年和2011—2015年的工業固廢排放量與經濟增長的脫鉤彈性系數中。換句話說，綜合三種污染物的排放量來看，在2001—2002年、2008年和2014年，北京市經濟的增長有利于減少工業“三廢”排放對環境污染的程度，可謂達到了一種雙贏的局面。

根據公式（3）構建的總脫鉤彈性系數及結構脫鉤彈性、技術脫鉤彈性、能耗效率脫鉤彈性和人口聚集脫鉤彈性公式，重點研究2001—2015年北京市工業廢氣排放量與經濟增長之間的脫鉤關系。工業廢氣排放特征、總脫鉤彈性系數及其分解脫鉤彈性系數值的結果如表4所示。

表4中結構脫鉤彈性反映的是工業廢氣排放量與工業產值之間的脫鉤彈性。工業作為第二產業的重要組成部分，其產值的增減變動將對整個經濟結構產生影響。若該彈性指標為負值，且工業產值增長率為正、工業廢氣排放量為負值，則說明工業產值增加的同時會使得廢氣排放量減少，這種情況為結構效應的強脫鉤；然而當工業產值為負增長時，就意味著工業廢氣的污染將更加嚴重，這種情況被視為結構效應的強負脫鉤。若結構脫鉤彈性系數為正值，且小于0.8時，工業產值的增加速度仍然快于廢氣排放量增加的速度，此時處于結構效應的弱脫鉤狀態；相反，一旦工業產值減少，污染排放量也將相對降低，形成結構效應的弱負脫鉤狀態。當結構脫鉤彈性系數大于1.2時，廢氣的排放速度將超過工業產值的增加速度，環境污染狀況也將隨著經濟的發展而加速惡化，形成結構效應的擴張性負脫鉤；當工業產值減少時，污染排放量也隨之加速減少，該狀態為結構效應的衰退性脫鉤。如2015年結構脫鉤彈性為-0.754，表明工業產值每增加1個百分點，廢氣排放量將減少0.754個百分點，但是該年度的工業產值增長率與廢氣排放增長率分別為-3.968%和2.992%，說明工業產值呈現負增長的同時工業廢氣的排放量非減反增，環境質量令人堪憂。此時處于結構效應的強負脫鉤狀態，是極不理想的狀態。

類似地，可以得到技術脫鉤彈性反映的是工業增加值與能耗水平之間的脫鉤彈性。若該指標為負，說明工業產值的增加有利于降低能源的消耗，且絕對值越大也就意味著工業進步效應對降低能耗的影響越明顯，這種情況下稱為技術效應的強負脫鉤狀態。若該指標為正，且小于0.8，則說明工業技術的升級對能耗的降低影響效果不明顯，甚至會導致更嚴重的能源消耗問題，此時若過分地追求工業產值的增加（如引進高耗能、高污染的項目），工業產值雖有所增加，但也付出了極大的環境代價。當脫鉤彈性系數在0.8～1.2時處于連接過渡狀態，一旦技術脫鉤彈性超過1.2，則意味著技術進步效應能夠在一定程度上抑制能耗的增加，且彈性值越高抑制效果越強。例如2011年，技術脫鉤彈性系數高達7.5，說明每增加1%的工業增加值所導致的能耗增加值為0.13%（1%/7.5）。

能耗效率脫鉤彈性反映的是單位人口密度下能源消耗的情況。該指標值越大說明單位人口密度的耗能水平越高，對環境的影響越大，將出現擴張性負脫鉤的情況。縱觀2001—2015年的能耗效率脫鉤彈性平均值為1.1，經歷了由高到低的變化過程，因而可以認為人口密度的增加在前期會導致較高的能源消耗，隨后影響逐漸減弱。

人口聚集脫鉤彈性系數描述的是人口密度和人均GDP之間的脫鉤關系。除2008年和2009年以外，該指標值均在0～0.8，且人口密度增長率與人均GDP增長率均大于0，處于人口聚集效應的弱脫鉤狀態。同時也說明經濟的增長對人口密度變化的影響程度不大。例如在2015年，人口聚集脫鉤彈性系數為0.191，說明每單位人均GDP的增加僅僅帶來0.191倍的人口密度的上升。

4 結論與建議

本文以北京市工業“三廢”排放量與人均GDP為研究對象，利用環境庫茲捏茨曲線理論分析了1985—2015年環境污染與經濟增長之間的關系，并進一步通過脫鉤理論，重點闡釋北京市工業廢氣排放量與人均GDP在2001—2015年的脫鉤程度，得出以下結論。

（1）工業廢氣排放量和工業固體廢棄物排放量分別與人均GDP之間呈現出“倒U型”曲線的關系，而工業廢水排放量與人均GDP之間則存在著“正U型”曲線關系。

（2）2001—2015年工業“三廢”排放量與經濟增長的脫鉤彈性系數波動起伏較大，其中工業廢氣排放量與人均GDP的脫鉤彈性值在2008年和2012年出現了明顯的負值，表現為強脫鉤狀態。

（3）將工業廢氣排放量與人均GDP之間的總脫鉤彈性系數進行因果鏈分解，析出制約二者脫鉤的四個影響因素，分別為產業結構效應、技術進步效應、能源利用效率和人口集聚效應。

（4）四個影響因素中結構效應起到了關鍵作用，因其所處的脫鉤狀態與總脫鉤狀態最為相似。其次是技術效應和能耗利用效率，兩者所處的狀態大多為擴張性負脫鉤。除2008年和2009年外，人口聚集作用所處的脫鉤狀態均為弱脫鉤。

由工業“三廢”排放量與經濟增長之間的曲線關系以及拐點分析可以看出，當前的政策等外部因素對污染物排放量的趨勢能夠產生有效影響，這也說明相關政策的出臺確實能夠起到控制環境污染的效果。由分解脫鉤彈性系數與總脫鉤彈性系數之間的關系可以看出，結構效應所反映的工業增加值的變化對工業廢氣排放量的降低影響最顯著。因而若要實現經濟增長與環境污染的強脫鉤，勢必要擴大工業產值，但是在技術脫鉤、能源利用效率和人口集聚程度不變時，一味地追求工業增加值的提升并不能達到理想效果。為此，本文提出如下幾點建議。

（1）疏解高耗能工業，促進產業結構合理化發展。為了減緩污染排放量與經濟增長之間的擴張性負脫鉤狀態，應適當降低第二產業，尤其是重工業在地區生產總值中的比重，同時大力發展第三產業，如金融業、文化創意產業、生態旅游、教育業等。

（2）重視發展高新技術產業，創造技術革新。技術進步效應是實現污染排放量與經濟增長脫鉤的重要影響因素。因而政府應加大對節能減排等有利于減少環境污染的技術的關注度，為其研發提供必要的資金保障。

（3）在今后一段時間，北京市政府應根據污染排放量與經濟增長之間的趨勢制定和出臺相關的政策措施來有效治理環境污染。同時，根據四種脫鉤彈性占總脫鉤彈性的比例，優化政府的投資結構，制定合理的環境污染治理投資決策，以實現經濟發展與污染治理的雙贏。

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[基金項目]國家級大學生創新創業訓練計劃（項目編號：GJDC-2018-01-60）。

[作者簡介]李琪（1996—），女，漢族，北京人，北京工業大學經濟與管理學院，經濟統計學專業；喬統帥（1996—），男，漢族，安徽人，北京工業大學經濟與管理學院，經濟統計學專業。